Шведские физики впервые определили полное квантовое состояние фотоэлектронов с использованием нового метода KRAKEN

Исследователи из Лундского университета в Швеции предложили инновационный подход к измерению квантовых характеристик электронов, выбиваемых из атомов под воздействием высокоэнергетических вспышек света. Эту методику, названную KRAKEN, впервые применили для точного определения степени «квантовости» электрона.

Результаты исследования открывают новые перспективы в изучении взаимодействия света и материи на уровне квантов. Методика, основанная на фотоэлектронной спектроскопии, не только оценивает скорость фотоэлектрона, но и даёт возможность детализированного изучения его полного квантового состояния.

Дэвид Бусто, доцент кафедры атомной физики и ведущий автор работы, отмечает: «Наш подход позволяет воссоздать сложный трёхмерный объект, собирая несколько двумерных изображений под разными углами, что напоминает компьютерную томографию мозга». Для достижения этого учёные задействуют пару разноцветных лазеров, с помощью которых они как бы «фотографируют» и слой за слоем восстанавливают квантовое состояние электрона.

Эксперименты на атомах гелия и аргона выявили, что квантовое состояние фотоэлектронов изменяется в зависимости от природы материала, из которого они выбиваются. Эти результаты могут оказать значительное влияние на широкий спектр научных областей, включая атмосферную фотохимию и исследования систем сбора световой энергии, таких как солнечные батареи или фотосинтез.

Новаторский метод объединяет две обширные научные области: физику аттосекунд и спектроскопию, а также квантовую информатику и технологии. Это подчёркивает важность второй квантовой революции, стремящейся к управлению отдельными квантовыми объектами для использования их полного потенциала в различных инновациях.

Хотя метод KRAKEN не приведёт непосредственно к созданию новых квантовых компьютеров, он открывает физикам доступ к знаниям о квантовых состояниях фотоэлектронов, что позволит в будущем максимально использовать их свойства. Это может способствовать лучшему пониманию процессов, происходящих в материале после выбивания электрона, что крайне важно для изучения характеристик новых материалов.

Исследователи надеются, что в дальнейшем их методика поможет проследить, как квантовые свойства электронов изменяются с течением времени от квантового к классическому состоянию, что позволит расширить знания о фундаментальных аспектах квантовой механики и её связях с макромиром.

Источник: iXBT